新进教师学术研究计画补助专题研究计画成果报告

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1、新進教師學術研究計畫補助專題研究計畫成果報告字※※探※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※在矽基板上高反向電壓及高順向電流操作IILnitride蕭特基二極體之研製⑴探※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※計畫主持人：賴韋志共同主持人：計畫參與人員：彭立琪、陳秉宏、陳勝傑、葉俊逸、黃德慶執行期間：96年8月1日至97年2月280執行單位：成功大學光電所中華民國在矽基板上高反向電壓及高順向電流操作Ill-nitride蕭特基二極體之研製“Thestudyofhighreversevoltageandhighforwardcurrentoper

2、ationIILnitrideschottkydiodeonSi(111)substrate^^計畫編號：NSC96-2221-E-006-290執行期間：96年8月1日至97年2月28日主持人：賴韋志成功大學光電所助理教授一、中文摘要由於Si基板具有下列之優點：1.高品質之單晶基板、2.大尺寸之單晶基板(目前Si基板可到達12”之大小)、3.可控制之基板導電度及導電載子之型態，亦即n-Skp-Si及undoped-Sisubstrate4.具有較高之導熱係數(1.5Wcm“)、5.可整合Sibased電子元件或利用目前之Si製程能力與Si之電子元件進行積體

3、化電路之整合、6.可簡化製程步驟降低生產成本。因此常為III-V族化合物半導體元件應用上的基板選擇之一，而對於Ill-nitride化合物半導體而言目前所多數使用之基板為絕緣之單晶氧化鋁基板，因此成長於上之Ill-nitride之發光元件之製程步驟要比一般III-V化合物半導體發光元件來的繁複，除此之外單晶氧化鋁基板導熱能力相當差，因此元件操作於高注入電流時所產生之熱量無法由基板散處,進而造成元件效能的降低，因此將單晶氧化鋁基板更換成Si基板，而上述Si基板所具備的優點將有助於III-Nitride元件製作簡化其製程程序且具有快速散熱功用。本計劃的研究重點，

4、主要著重於在Si基板上成長高品質之Ill-nitride磊晶層，由於GaN與Si基板間之latticemismatch約為-16.9%因此GaN與Si基板間之bufferlayer將為主要決定成長於Si基板上GaN磊晶品質之重要參數，在此我們使用高溫A1N作為Si基板上之第一層bufferlayer並於其上再加入LTA1N/HTAlN/Alo.3Gao.7N/Alo.2Gao.8N/GaNstrainreleasemutli-layer,我們可以成功於其上成長1gm-thickcrackfreeGaN磊晶層，除此之外我們亦對不同之bufferlayer及st

5、rainreleaselayer做了研究來改善其GaN之磊晶品質，除此之外我們亦進行了n-GaN/Si之歐姆接觸之研究來降低其接觸電阻此將有助於元件操作於高電流而還能維持其元件之效能。英文摘要InthisprojectwearefocusingonproducingthehighreversevoltageandhighforwardoperationSchottkydiodesonSi(111)substrate.ItexistsakindofdifficultytogrowaIll-nitridematerialonSi(111)substratebec

6、auseofthelatticemismatchabout16%betweenSiandGaN.However,Sihasagoodthermalconductivity(batterthanAI2O3)andcontrollableelectricalconductivityandIll-nitrideisawidebandgapmaterial.CombiningthistwomaterialSiandIll-nitrideisagoodreasontobeahighcurrentandhighbreakdownvoltageoperationelect

7、ricaldeviceapplication.ItisalsogoodtohaveverticalconductedIll-nitridedevicesforsimplifyingtheprocessstepsbecauseoftheconductiveSi(111)substrate・InthisprojectwedemonstratedthehighqualityofGaNonSi(111)substrate.Wehavegotthel

8、im-thickcrackfreeGaNonSi(l11)byintroducingHTAINfistbufferla

9、yerandLTA1N/HTAlN/Alo.sGao